Die Spindelauslastung steigern und Realisierung einer Lights-out-Fertigung, die Minimierung von Durchlaufzeiten und Ausschuss, die Schaffung von ergonomischen und spannenden Arbeitsplätzen – es gibt verschiedene Gründe zu automatisieren. Und die eigentliche Herausforderung dabei ist doch: Wie gehe ich dieses Vorhaben richtig an? Nachfolgend haben wir für Sie eine Checkliste zur Automatisierung von Fräsmaschinen zusammengestellt, die auf unseren Erfahrungen aus über 5.000 realisierten Projekten für mehr als 90 verschiedene Werkzeugmaschinenmarken basiert.
1. Wie sicherstellen, dass Ihre Maschine automatisiert werden kann?
Der erste Schritt ist sicherzustellen, dass Ihr Bearbeitungszentrum für die Automatisierung geeignet ist. Wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind, können und sollten Sie Ihre Maschine automatisieren.
- Der Produktmix bestimmt die Größe der Werkzeugmaschine. Jede Werkzeugmaschine kann automatisiert werden. Um allerdings sicherzustellen, dass sich das System langfristig rentiert, ist es wichtig sich über den Fertigungsmix in klaren zu sein. Vor dem Hintergrund, dass eine automatisierte Werkzeugmaschinenspindel bis zu 90 % ausgelastet sein kann, sollte das Ziel sein, dass Sie nicht nur heute, sondern auch in fünf, zehn oder fünfzehn Jahren Aufträge fertigen. Ermitteln Sie die Größe des Maschinenarbeitsbereiches, die zu einem großen Teil Ihres Fertigungsmixes passt, und wählen Sie Ihre Maschinengröße entsprechend aus.
- Kapazität & Lebensdauer. Da die Automatisierung typischerweise die Spindellaufzeit der Werkzeugmaschine vervielfacht, muss die Maschine selbst für eine hohe Nutzung ausgelegt sein. Moderne 4- und 5-Achs-Bearbeitungszentren haben eine hohe Spindelgeschwindigkeit und eine hohe thermische Stabilität – und im Vergleich zu günstigeren Modellen ist ihre Lebensdauer mit Automatisierung im Durchschnitt fünfmal länger. Da ein CNC-Automatisierungssystem jahrzehntelang betrieben werden kann, macht es keinen Sinn, in ein solches System zu investieren, wenn die Werkzeugmaschinen bereits nach einem Jahr ersetzt werden müssen.
- Hohes Präzisionsniveau. Ein Beweggrund zu automatisieren ist, reproduzierbare Qualität sicher zus stellen. Dies kann nicht erreicht werden, wenn die Werkzeugmaschine selbst nicht in der Lage ist, die Toleranzen einzuhalten oder zu wiederholen.
- Anbindung an die Automatisierung. Die Fräsmaschine muss entweder über einen automatischen Palettenwechsler oder einen austauschbaren Tisch (z.B. Nullpunktspanntechnik) verfügen, damit sie automatisiert werden kann. Bearbeitungszentren mit festem Tisch können theoretisch durch Nachrüstung einer Nullpunktspanntechnik für die Automatisierung ausgelegt werden, aber dies ist immer ein individuelles Projekt mit dem Maschinenhersteller und macht aus wirtschaftlicher Sicht nicht immer einen Sinn.
- Werkzeugkapazität. Um die Spindelkapazität optimal zu nutzen, dürfen Schneidwerkzeuge kein Engpass sein. Daher benötigt das Bearbeitungszentrum ein ausreichend großes Werkzeugmagazin für schnelle Werkzeugwechsel und lange mannlose Bearbeitungszeiten. Nach unserer Erfahrung liegt die empfohlene Mindestmagazingröße für ein automatisiertes Bearbeitungszentrum bei 80 Werkzeugen. Die Werkzeugkapazität kann auch durch Werkzeugautomatisierungslösungen erweitert werden, was den Bedarf an großen Maschinenwerkzeugmagazinen reduziert.
2. Wie passt Automatisierung zu Ihrem Produktionsmix?
Der zweite und wichtigste Faktor für die erfolgreiche Realisierung einer Automatisierung sind Ihre tatsächlichen Fertigungsanforderungen – Produktionsmix, Volumen, Durchlaufzeiten, Fertigungsphasen usw.
- Anzahl der Teile & Operationen. Wenn Sie zu den vielen Fertigern gehören, die mehrere oder sogar Hunderte verschiedener Teile fertigen, profitieren Sie am meisten von einer flexiblen Automatisierung, die Sie in die Lage versetzt, eine hohe Variantenvielfalt und kleine Serien genauso effizient zu produzieren wie große Serien. Selbst wenn Ihr Teilemix nicht hoch ist, aber jedes Teil viele Bearbeitungsschritte benötigt, profitieren Sie von flexibler Automatisierung. Wenn Sie allerdings nur ein paar verschiedene Teile mit wenigen Bearbeitungsschritten fertigen, sollten Sie eine traditionellere Fertigungslinie wählen.
- Wechselnde Bedarfe. Wie weit in die Zukunft können Sie Ihre Fertigungsanforderungen abschätzen? Wenn dieses Zeitfenster kürzer als fünf Jahre ist (bei unseren Kunden oft weniger als zwei Wochen), raten wir dringend zu einer flexiblen Automatisierung, da diese sich schnell an wechselnde Bedarfe anpasst, einschließlich der Fertigung neuer Werkstücke.
3. Wie bereiten Sie Ihre Produktionsumgebung auf Automatisierung vor?
Der dritte wichtige Faktor für die Automatisierung ist die Produktionsumgebung selbst. Die physischen Abmessungen, das Layout und die umgebenden Prozesse spielen eine große Rolle bei der Auswahl und Konfiguration der Maschinenautomatisierung.
- Produktionshalle. Insbesondere in bestehenden Produktionshallen beeinflusst der verfügbare Platz die Wahl der Automatisierung und die Systemkonfiguration. Kann bei beengten Platzverhätnissen der Raum vertikal genutzt werden? Bei engen und niedrigen Räumen: Wie lässt sich die Kapazität für mannlose Fertigung maximieren? Zum Glück gibt es für jede Anforderung Lösungen. Nutzen Sie das Designteam Ihres Automatisierungspartners, um den verfügbaren Raum optimal auszuschöpfen.
- Produktionsfluss. Denken Sie an den täglichen Produktionsfluss: Wie gelangen die Rohmaterialien in Ihr Automatisierungssystem und wohin gehen die bearbeiteten Teile danach? Automatisierung soll Ihrem Team effizienteres, sicheres und ergonomisches Arbeiten ermöglichen. Daher müssen die Arläufe rundherum so mühelos wie möglich gestaltet werden. Es ist auch möglich, den Materialfluss zu optimieren und den Raum besser zu nutzen, indem Materiallogistik oder andere Arbeitsphasen in Ihr Automatisierungssystem integriert werden.
- Künftige Skalierbarkeit. Nach unserer Erfahrung werden 80 % der Automatisierungssysteme innerhalb weniger Jahre nach der Installation erweitert, weil sie positive Geschäftsergebnisse erzielen. Berücksichtigen Sie dies bei der Planung Ihrer Maschinen- und Automatisierungsinvestitionen von Anfang an – Platz sollte kein Wachstumshemmnis sein.
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